》《高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结

高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结(最新整理)

AA 1 =2, E、E 1 、F 分别是棱 AD、AA 1 、AB 的中点。
D1
A1 （1）证明：直线 EE 1 //平面 FCC 1 ；
C1 B1
（2）求二面角 B-FC 1 -C 的余弦值。
E1
D
E
A
F
C B
证（1）略解（ 2）因为 AB=4, BC=CD=2, 、 F 是棱 AB 的中点 ,所以 A1 BF=BC=CF,△BCF 为正三角形,取 CF 的中点 O,则 OB⊥CF,又因
分析：本题是一道典型的利用三垂线定理求二面角问题，在证明 AD⊥平面 PAB 后，容易发现平面 PAB⊥ 平面 ABCD，点 P 就是二面角 P-BD-A 的半平面上的一个点，于是可过点 P 作棱 BD 的垂线，再作平面 ABCD
的垂线，于是可形成三垂线定理中的斜线与射影内容，从而可得本解法。（答案：二面角 P BD A 的大
2 ，则 GF
2
，
2
又∵ SA AC 6 ，∴ AM 2 ，∵ AM AB 2 ， ABM 600 ∴△ ABM 是等边三角形，∴
BF 3 。在△ GAB 中， AG 6 ， AB 2 ， GAB 900 ，∴ BG 3 4 11
2
2
2
cos BFG GF 2 FB 2 BG 2
6
，求二面角 E—AF—C 的余弦值.
2
分析：第 1 题容易发现，可通过证 AE⊥AD 后推出 AE⊥平面 APD，使命题获证，而第 2 题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱 AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点 S，和两边 SE 与 SC，进而计算二面角的余弦值。（答

二面角四种求法_5个例题解决二面角难题

四法求二面角二面角是高考的热点内容之一，求二面角的大小应先作出它的平面角，下面介绍作二面角的平面角四种方法：定义法、垂面法、三垂线定理法、射影面积法。

（1）定义法——在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。

注：o 点在棱上，用定义法。

(2)垂线法（三垂线定理法）——利用三垂线定理作出平面角，通过解直角三角形求角的大小。

注：o 点在一个半平面上，用三垂线定理法。

(3)垂面法——通过做二面角的棱的垂面，两条交线所成的角即为平面角。

注：点O 在二面角内，用垂面法。

(4)射影面积法——若多边形的面积是S ，它在一个平面上的射影图形面积是S`，则二面角θ的大小为COS θ= S`÷ SA 图3αβO B lO图5β α l C B A例1 如图1-125，PC⊥平面ABC，AB＝BC=CA＝PC，求二面角B－PA－C的平面角的正切值。

（三垂线定理法）分析由PC⊥平面ABC，知平面ABC⊥平面PAC，从而B在平面PAC上的射影在AC 上，由此可用三垂线定理作出二面角的平面角。

解∵ PC⊥平面ABC∴平面PAC⊥平面ABC，交线为AC作BD⊥AC于D点，据面面垂直性质定理，BD⊥平面PAC，作DE⊥PA于E，连BE，据三垂线定理，则BE⊥PA，从而∠BED是二面角B－PA －C的平面角。

设PC＝a，依题意知三角形ABC是边长为a的正三角形，∴ D是∵PC = CA=a，∠PCA=90°，∴∠PAC＝45°∴在Rt△DEA评注本题解法使用了三垂线定理来作出二面角的平面角后，再用解三角形的方法来求解。

例2 在60°二面角M－a－N内有一点P，P到平面M、平面N的距离分别为1和2，求点P到直线a的距离。

（图1－126）（垂面法）分析设PA、PB分别为点P到平面M、N的距离，过PA、PB作平面α，分别交M、N于AQ、BQ.同理，有PB⊥a，∵ PA∩PB=P，∴ a⊥面PAQB于Q又 AQ、BQ平面PAQB∴ AQ⊥a，BQ⊥a.∴∠AQB是二面角M－a－N的平面角。

2020高二数学立体几何之综合法求二面角含答案(新高考)

综合法求二面角一、知识梳理：二面角的相关概念1.定义：从一条直线出发的所组成的图形.(立体图形)2.相关概念：(1)这条直线叫做二面角的；(2)两个半平面叫做二面角的.3.画法：4.记法：二面角α－l－β或二面角α－AB－β或二面角P－l－Q或二面角P－AB－Q.5.二面角的平面角：(1)若有①O∈l；②OA⊂α，OB⊂β；③OA⊥l，OB⊥l，则二面角α－l－β的平面角是(2)二面角的平面角α的取值范围是；平面角是直角的二面角叫做.二、牛刀小试：1.在二面角α－l－β的棱l上任选一点O，若∠AOB是二面角α－l－β的平面角，则必须具有的条件是()A.AO⊥BO，AO⊂α，BO⊂βB.AO⊥l，BO⊥lC.AB⊥l，AO⊂α，BO⊂βD.AO⊥l，BO⊥l，且AO⊂α，BO⊂β2.二面角α－l－β的大小为60°，异面直线a，b分别垂直于α，β，则a与b所成角的大小__.三、经典例题例1在三棱锥V－ABC中，VA＝AB＝VB＝AC＝BC＝2，VC＝3，求二面角V－AB－C的大小.方法总结：定义法利用二面角的平面角的定义，在二面角的棱上取一点，过该点在两个半平面内作垂直于棱的射线，两射线所成的角就是二面角的平面角，这是一种最基本的方法.例2如图，在三棱锥S－ABC中，∠SAB＝∠SAC＝∠ABC＝90°，SA＝AB，SB＝BC.(1)证明：平面SBC⊥平面SAB；(2)求二面角A－SC－B的平面角的正弦值.方法总结：三垂线法是利用三垂线定理及其逆定理来证明线线垂直，来找到二面角的平面角的方法.这种方法关键是找垂直于二面角的面的垂线.此方法是属于较常用的.三垂线定理：在平面内的一条直线如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直.三垂线定理的逆定理：在平面内的一条直线如果和这个平面的一条斜线垂直，那么它和这条斜线的射影垂直.四、课堂反馈1. 如图，AB是圆的直径，P A垂直于圆所在的平面，C是圆上一点(不同于A，B)且P A＝AC，则二面角P－BC－A的大小为()A.60°B.30°C.45°D.15°2.如图，在长方体ABCD－A1B1C1D1中，AB＝AD＝23，CC1＝2，则二面角C1－BD－C的大小为________.3.如图所示，将等腰直角三角形ABC沿斜边BC上的高AD折成一个二面角，此时∠B′AC ＝60°，那么这个二面角大小是________.五、课后作业1、如图，正方体的棱长为1，B′C∩BC′＝O，求：(1)AO与A′C′所成角的大小；(2)AO与平面ABCD所成角的正切值；(3)平面AOB与平面AOC所成角的大小.2、如图，二面角α－l－β的大小是60°，线段AB⊂α，B∈l，AB与l所成的角为30°，则AB 与平面β所成的角的正弦值是________.3、求正四面体（棱长均相等的三棱锥）的侧面与底面所成二面角的大小.综合法求二面角（教师版）一、知识梳理：二面角的相关概念1.定义：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形.2.相关概念：(1)这条直线叫做二面角的棱；(2)两个半平面叫做二面角的面.3.画法：4.记法：二面角α－l－β或二面角α－AB－β或二面角P－l－Q或二面角P－AB－Q.5.二面角的平面角：(1)若有①O∈l；②OA⊂α，OB⊂β；③OA⊥l，OB⊥l，则二面角α－l－β的平面角是∠AOB.(2)二面角的平面角α的取值范围是0°≤α≤180°.平面角是直角的二面角叫做直二面角.二、牛刀小试：1.在二面角α－l－β的棱l上任选一点O，若∠AOB是二面角α－l－β的平面角，则必须具有的条件是()A.AO⊥BO，AO⊂α，BO⊂βB.AO⊥l，BO⊥lC.AB⊥l，AO⊂α，BO⊂βD.AO⊥l，BO⊥l，且AO⊂α，BO⊂β答案D2.二面角α－l－β的大小为60°，异面直线a，b分别垂直于α，β，则a与b所成角的大小是________.答案60°解析过直线a上一点作b的平行线b′，则根据二面角的定义和线面垂直的性质可知，a与b′的夹角为60°，所以a与b所成角的大小是60°.三、经典例题例1在三棱锥V－ABC中，VA＝AB＝VB＝AC＝BC＝2，VC＝3，求二面角V－AB－C的大小.解取AB的中点D，连接VD，CD，∵△VAB中，VA＝VB＝AB＝2，∴△VAB为等边三角形，∴VD⊥AB且VD＝3，同理CD⊥AB，CD＝3，∴∠VDC为二面角V－AB－C的平面角，而△VDC是等边三角形，∠VDC＝60°，∴二面角V－AB－C的大小为60°.方法总结：定义法利用二面角的平面角的定义，在二面角的棱上取一点，过该点在两个半平面内作垂直于棱的射线，两射线所成的角就是二面角的平面角，这是一种最基本的方法.例2如图，在三棱锥S－ABC中，∠SAB＝∠SAC＝∠ABC＝90°，SA＝AB，SB＝BC.(1)证明：平面SBC⊥平面SAB；(2)求二面角A－SC－B的平面角的正弦值.(1)证明∵∠SAB＝∠SAC＝90°，∴SA⊥AB，SA⊥AC，又AB ∩AC ＝A ，AB ，AC ⊂平面ABC ， ∴SA ⊥平面ABC ，又BC ⊂平面ABC ，∴SA ⊥BC ，又AB ⊥BC ，SA ∩AB ＝A ，SA ，AB ⊂平面SAB ， ∴BC ⊥平面SAB ，又BC ⊂平面SBC ，∴平面SBC ⊥平面SAB .(2)解取SB 的中点D ，连接AD ，则AD ⊥SB ，垂足为点D ，由(1)知平面SBC ⊥平面SAB ，平面SBC ∩平面SAB ＝SB ，AD ⊂平面SAB ， ∴AD ⊥平面SBC .作AE ⊥SC ，垂足为点E ，连接DE ，则DE ⊥SC ，则∠AED 为二面角A －SC －B 的平面角.设SA ＝AB ＝2，则SB ＝BC ＝22，AD ＝2，AC ＝23，SC ＝4. 由题意得AE ＝3，Rt △ADE 中，sin ∠AED ＝AD AE ＝23＝63，∴二面角A －SC －B 的平面角的正弦值为63.方法总结：三垂线法是利用三垂线定理及其逆定理来证明线线垂直，来找到二面角的平面角的方法.这种方法关键是找垂直于二面角的面的垂线.此方法是属于较常用的.三垂线定理：在平面内的一条直线如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直.三垂线定理的逆定理：在平面内的一条直线如果和这个平面的一条斜线垂直，那么它和这条斜线的射影垂直.四、课堂反馈1. 如图，AB 是圆的直径，P A 垂直于圆所在的平面，C 是圆上一点(不同于A ，B )且P A ＝AC ，则二面角P －BC －A 的大小为 ( )A.60°B.30°C.45°D.15° 答案 C解析由条件得P A ⊥BC ，AC ⊥BC ，又P A ∩AC ＝A ，P A ，AC ⊂平面P AC ，∴BC ⊥平面P AC ，∴∠PCA 为二面角P －BC －A 的平面角.在Rt △P AC 中，由P A ＝AC 得∠PCA ＝45°，故选C.2.如图，在长方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，AB ＝AD ＝23，CC 1＝2，则二面角C 1－BD －C 的大小为________.答案 30°解析如图，取BD 的中点O ，连结OC ，OC 1， ∵AB ＝AD ＝23，∴CO ⊥BD ，CO ＝ 6. ∵CD ＝BC ，∴C 1D ＝C 1B ，∴C 1O ⊥BD . ∴∠C 1OC 为二面角C 1－BD －C 的平面角. tan ∠C 1OC ＝C 1C OC ＝26＝33.∴∠C 1OC ＝30°，即二面角C 1－BD －C 的大小为30°.3.如图所示，将等腰直角三角形ABC 沿斜边BC 上的高AD 折成一个二面角，此时∠B ′AC ＝60°，那么这个二面角大小是________.答案 90°解析由题意知，∠B ′DC 即为此二面角的平面角，设AB ＝AC ＝1，连结CB ′，则△AB ′C 为等边三角形， ∴B ′C ＝1，又B ′D ＝CD ＝22， ∴在△B ′DC 中，B ′D 2＋CD 2＝B ′C 2， ∴B ′D ⊥CD ，∴∠B ′DC ＝90°，即此二面角的大小为90°.五、课后作业1、如图，正方体的棱长为1，B ′C ∩BC ′＝O ，求：(1)AO 与A ′C ′所成角的大小； (2)AO 与平面ABCD 所成角的正切值； (3)平面AOB 与平面AOC 所成角的大小. 解 (1)∵A ′C ′∥AC ，∴AO 与A ′C ′所成的角就是∠OAC . ∵AB ⊥平面BC ′，OC ⊂平面BC ′， ∴OC ⊥AB ，又OC ⊥BO ，AB ∩BO ＝B ，AB ，BO ⊂平面ABO ， ∴OC ⊥平面ABO .又OA ⊂平面ABO ，∴OC ⊥OA . 在Rt △AOC 中，OC ＝22，AC ＝2， sin ∠OAC ＝OC AC ＝12，∴∠OAC ＝30°.即AO 与A ′C ′所成角为30°. (2)如图，作OE ⊥BC 于E ，连接AE .∵平面BC ′⊥平面ABCD ，平面BC ′∩平面ABCD ＝BC ，OE ⊂平面BC ′， ∴OE ⊥平面ABCD ，∴∠OAE 为OA 与平面ABCD 所成的角. 在Rt △OAE 中，OE ＝12，AE ＝12＋⎝⎛⎭⎫122＝52，∴tan ∠OAE ＝OE AE ＝55.即AO 与平面ABCD 所成角的正切值为55. (3)由(1)可知OC ⊥平面AOB .又∵OC ⊂平面AOC ，∴平面AOB ⊥平面AOC . 即平面AOB 与平面AOC 所成的角为90°.2、如图，二面角α－l －β的大小是60°，线段AB ⊂α，B ∈l ，AB 与l 所成的角为30°，则AB 与平面β所成的角的正弦值是________.答案34解析如图，作AO ⊥β于O ，AC ⊥l 于C ，连接OB ，OC ，则OC ⊥l ，则∠ACO 为二面角α－l －β的平面角，∠ABC 为AB 与l 所成的角.设AB 与β所成的角为θ，则∠ABO ＝θ.由图象得sin θ＝AO AB ＝AC AB ·AO AC ＝sin 30°·sin 60°＝34.。

解二面角问题三种方法(习题及答案)

C A BD A A 1 B DCC 1 B 1解二面角问题（一）查找有棱二面角的平面角的办法和求解.（1）界说法：应用二面角的平面角的界说,在二面角的棱上取一点,过该点在两个半平面内作垂直于棱的射线,两射线所成的角就是二面角的平面角,这是一种最根本的办法.要留意用二面角的平面角界说的三个“重要特点”来找出平面角,当然这种找出的角要有利于解决问题.下面举几个例子来解释.例1：如图,立体图形V －ABC 的四个面是全等的正三角形,画出二面角V －AB －C 的平面角并求出它的度数.例2：在三棱锥P-ABC 中,∠APB=∠BPC=∠CPA=600,求二面角A-PB-C 的余弦值.如许的类型是许多的,如下列几道就是应用界说法找出来的：1.在正方体ABCD －A1B1C1D1中,找出二面角B －AC －B1的平面角并求出它的度数. 2.．边长为a 的菱形ABCD ,∠ACB=600,现沿对角线BD 将其折成才600的二面角,则A.C 之间的距离为.（菱形两条对角线互相垂直,半数后的一条对角线成两条线段仍都垂直于另一条对角线,则所成的角是二面角的平面角）3.正三棱柱ABC —A1B1C1的底面边长是4,过BC 的一个平面与AA1交于D,若AD=3,求二面角D―BC―A 的正切值.总之,能用界说法来找二面角的平面角的,一般是图形的性质较好,可以或许较快地找到知足二面角的平面角的三个重要特点.并且可以或许很快地应用图形的一些前提来求出所请求的.在罕有的几何体有正四面体,正三棱柱,正方体,以及一些平面图形,正三角形,等腰三角形,正方形,菱形等等,这些有较好的一些性质,可以经由过程它们的性质来找到二面角的平面角.至于求角,平日是把这角放在一个三角形中去求解.由图形及标题标已知前提来求这个三角形的边长或者角,再用解三角形的常识去求解.（2）三垂线法：是应用三垂线的定理及其逆定理来证实线线垂直,来找到二面角的平面角的办法.这种办法症结是找垂直于二面角的面的垂线.此办法是属于较经常应用的.例3：如图,在三棱锥P-ABC 中,PA⊥平面ABC,PA=AB,AC=BC=1,∠ACB=900,M 是PB 的中点.(1)求证：BC⊥PC,(2)平面MAC 与平面ABC 所成的二面角的正切.例4：如图,已知△ABC 中,AB⊥BC,S 为平面ABC 外的一点,SA⊥平面ABC,AM⊥SB 于M,AN⊥SC 于N,(1)求证平面SAB⊥平面SBC (2)求证∠ANM 是二面角A －SC－B 的平面角.本题可变形为：如图,已知△ABC 中,AB⊥BC,S 为平面ABC 外的一点,SA⊥平面ABC,∠ACB＝600,SA ＝AC ＝a,(1)求证平面SAB⊥平面SBC (2)求二面角A －SC －BC 的正弦值.在应用三垂线找平面角时,找垂线留意应用已知的前提和有关垂直的剖断和性质定理,按三垂线的前提,一垂线垂直二面角的一个面,还有垂直于棱的一条垂线.且两垂线订交,交点在二面角的面内.（3）垂面法：作一与棱垂直的平面,该垂面与两二面角两半平面订交,得到交线,交线所成的角为二面角的平面角.这症结在找与二面角的棱垂直且与两二面角两半平面都有交线的平面.例5：如图在三棱锥S －ABC 中,SA⊥底面ABC,AB⊥BC,DE 垂直等分SC 且分离交AC.SC 于D.E,又SA ＝AB,SB ＝BC,求二面角E －BD －C 的度数. C B M A P N K A B CM N S A B C SDA l D C α β A lBC α β E BD 如图,βα⊂⊂BD AC ,,α与β所成的角为600,l AC ⊥于C,l BD ⊥于B,AC ＝3,BD ＝4,CD ＝2,求A.B 两点间的距离. （二）查找无棱二面角的平面角的办法和求解. 无棱的二面角一般是只已知一个共点,但两个面的交线不知道.若要找出二面角的平面角,则须要依据正义2或正义4来找出二面角的棱,化为有棱二面角问题,再按有棱二面角的解法解题.这种重要有两类：一类是分离在两个面内有两条直线不是异面又不是平行的二面角（两条在统一平面内且不服行）.那么延伸这两条线有一交点,依据正义2,这点在二面角的棱上,连公共点和这点就是二面角的棱;另一类是分离在两个面内有两条直线是平行的二面角.这由直线和平面平行的剖断和性质定理知这直线和面平行,所以直线平行于二面角的两个面的交线.由正义4,可知这两条直线平行于二面角的棱.所以过公共点作一条直线平行于这两直线,那么所作的直线是二面角的棱.例6：如图,△ABC 在平面上的射影为正△AB1C1,若BB1=21,CC1=AB1=1,求平面ABC 与平面AB1C1所成锐角二面角的大小.变式：1. 如图,在底面是直角梯形的立体图S －ABCD 中,∠ABC＝900,SA⊥底面ABCD,SA ＝AB ＝BC＝1,AD ＝0.5,求面SCD 与面SBA 所成二面角的平面角的正切值. 2. 如图,在所给的空间图形中ABCD 是正方形,PD⊥面ABCD,PD ＝AD.求平面PAD 和PBC 所成的二面角的大小.3. 如图,斜三棱柱ABC －A1B1C1的棱长都是a,侧棱与底面成600角,正面BCC1B1⊥面ABC,求平面AB1C1与底面ABC 所成的二面角的大小.解关于二面角问题 A B C B 1 C 1A B CD S C A B DPA C D BA 1E C 1B二面角是立体几何中最重要的章节.二面角中的内容分解了线面垂直,三垂线定理及其逆定理和异面直线所成角等较多的常识点,是高考的热门和难点.在总结时,若可以或许引诱学生进行对解二面角的问题进行探讨和总结,对进步学生的数学思惟办法是有帮忙的,对进步学生灵巧应用所学的也有很重要的感化.为此我对这方面进行总结,以供教授教养和进修参考.（一）对本内容进行思虑时,必须弄清两个概念：（1）什么是二面角,若何暗示？而二面角的大小是可以用它的平面角来器量,二面角的平面角是几度,就说这个二面角是几度.（2）什么是二面角的平面角,若何暗示？这一概念特别重要,要可以或许很快地反响出二面角的平面角是以二面角的棱上随意率性一点为端点,在两个面内分离作垂直于棱的两条射线,这两条射线所成的角.,二面角的平面角的界说三个重要特点是：过棱上随意率性一点;分离在两个面内作射线;射线垂直于棱.明白这一点对于可以或许作出或找出二面角的平面是很症结.在头脑里要能想象出二面角平面角的图形.如图,0∈a,OA⊂α,OB⊂β,OA⊥a,OB⊥a.（二）查找有棱二面角的平面角的办法和求解.查找和求作二面角的平面角是解二面角问题的症结,这也是个难点.在从图形中作出二面角的平面角时,要联合已知前提来对图形中的线线.线面和面面的地位关系先辈行剖析,肯定有哪些是平行.垂直的或者是特别的平面图形,然后应用这些的有关性质和二面角的平面角的界说进行V B A C D 找出二面角的平面角.所以解关于二面角问题须要有很好的对线线.线面和面面的地位关系的剖析断定才能.而在求作二面角的平面角的办法重要有三种：界说法.三垂线法.垂面法.至于在求解有关平面角的问题时,这平面角平日是在三角形中,所以常要用到解直角三角形和斜三角形的常识,这包含正弦和余弦定理的常识,也会用到其它的平面几何常识.（1）界说法：应用二面角的平面角的界说,在二面角的棱上取一点,过该点在两个半平面内作垂直于棱的射线,两射线所成的角就是二面角的平面角,这是一种最根本的办法.要留意用二面角的平面角界说的三个“重要特点”来找出平面角,当然这种找出的角要有利于解决问题.下面举几个例子来解释.例1：如图,立体图形V －ABC 的四个面是全等的正三角形,画出二面角V －AB －C 的平面角并求出它的度数.剖析：由图可知,所求的二面角的棱是AB,两个面是面VAB 和面CAB.由已知可知这是一个正四面体,各个面是全等的正三角形,依据二面角的平面角的界说,我们可应用正三角形的性质来找出平面角,取AB 边上的中点D,贯穿连接VD 和CD.则∠VDC 是所求二面角的平面角.可设正三角形的边长为a,用解三解形的常识求出VD ＝CD ＝a 23,在△VDC 中,应用余弦定理可求得cos∠VDC=1/3,∴∠VDC＝arccos1/3 评注：在本题中主如果应用已知前提中的特别前提和二面角平面角的界说来找出所请求的平面角.在求解时应用的是平面几何解三角形的常识.这也就是把立体图形的问题转化为平面几何的问题的数学思惟. A B C N M P QAA 1B DC C 1 B 1 .例2：在三棱锥P-ABC 中,∠APB=∠BPC=∠CPA=600,求二面角A-PB-C 的余弦值.剖析：所求二面角的棱是PB,两个面为面PBA 和面PBC.用二面角的平面角的界说找出平面角,在二面角的棱PB上任取一点Q,在半平面PBA 和半平面PBC 上作QM ⊥PB,QN ⊥PB,则由界说可得∠MQN 即为二面角的平面角.设PM=a,则在Rt ∆PQM 和Rt ∆PQN 中可求得QM=QN=23a;又由∆PQN ≅∆PQM得PN=a,故在正三角形PMN 中MN=a,在三角形MQN 中由余弦定理得cos ∠MQN=1/3,即二面角的余弦值为1/3.如许的类型是许多的,如下列几道就是应用界说法找出来的：1.如图,在正方体ABCD －A1B1C1D1中,找出二面角B －AC －B1的平面角并求出它的度数.2.．边长为a 的菱形ABCD ,∠ACB=600,现沿对角线BD 将其折成才600的二面角,则A.C 之间的距离为.（菱形两条对角线互相垂直,半数后的一条对角线成两条线段仍都垂直于另一条对角线,则所成的角是二面角的平面角）3.正三棱柱ABC —A1B1C1的底面边长是4,过BC 的一个平面与AA1交于D,若AD=3,求二面角D―BC―A 的正切值.总之,能用界说法来找二面角的平面角的,一般是图形的性质较好,可以或许较快地找到知足二面角的平面角的三个重要特点.并且可以或许很快地应用图形的一些前提来求出所请求的.在罕有的几何体有正四面体,正三棱柱,正方体,以及一些平面图形,正三角形,等腰三角形,正方形,菱形等等,这些有较好的一些性质,可以经由过程它们的性质来找到二面角的平面角.至于求角,平日是把这角放在一个三角形中去求解.由图形及标题标已知前提来求这个三角形的边长或者角,再用解三角形的常识去求解.（2）三垂线法：是应用三垂线的定理及其逆定理来证实线线垂直,来找到二面角的平面角的办法.这种办法症结是找垂直于二面角的面的垂线.此办法是属于较经常应用的. B A A 1 B 1 C C 1 D D 1例3：如图,在三棱锥P-ABC 中,PA⊥平面ABC,PA=AB,AC=BC=1,∠ACB=900,M 是PB 的中点.(1)求证：BC⊥PC,(2)平面MAC 与平面ABC 所成的二面角的正切.剖析：第1小题较简略.第2小题,不雅察图形中的线面地位关系,已知PA⊥平面ABC,M 是PB 的中点,若在△PAB 中取AB 的中点N,则很快发明MN⊥平面ABC,作KN⊥AC,连MK,则由三垂线定理可得MK⊥AC,所以∠MKN 为所求的二面角的平面角.而求其正切值,在Rt△MNK 中求出MN 和KN,而求MN 和KN,只需在△PAB 和△ABC 中就可求出,从而求出其正切值为2. 评注：本题用界说法较难以实现,但由图可找到二面角一个面的垂线.从而作棱的垂线,由三垂线定理证实是所要找的平面角.症结找到MN 这条垂线.例4：如图,已知△ABC 中,AB⊥BC,S 为平面ABC 外的一点,SA⊥平面ABC,AM⊥SB 于M,AN⊥SC 于N,(1)求证平面SAB⊥平面SBC (2)求证∠ANM 是二面角A －SC －B 的平面角.剖析：由图和题意可得BC⊥平面SAB,从而可得证平面SAB⊥平面SBC,而要证二面角A －SC －B 的平面角是∠ANM,从已知前提AM⊥SB 于M,由两个平面垂直的性质可得AM⊥平面SBC,又有AN⊥SC,所以由三垂线逆定理可得MN⊥SC,从而证清楚明了∠ANM 是二面角A －SC －BC 的平面角.评注：本题供给了应用若何从一系列的垂直关系中来慢慢找到二面角的一个面的垂线,再由三垂线的定理证实所要找的平面角.本题要特别留意C B M A P N K A B CMN S的是这条垂线不是在程度上的,所以不雅察剖析图时要留意多应用有关定理去断定.本题可变形为：如图,已知△ABC 中,AB⊥BC,S 为平面ABC 外的一点,SA⊥平面ABC,∠ACB＝600,SA ＝AC ＝a,(1)求证平面SAB⊥平面SBC (2)求二面角A －SC －BC 的正弦值.解第2小题的第一步是按例4做出二面角的平面角,然后应用各个直角三角形求出AN 和AM 的长.总之,在应用三垂线找平面角时,找垂线留意应用已知的前提和有关垂直的剖断和性质定理,按三垂线的前提,一垂线垂直二面角的一个面,还有垂直于棱的一条垂线.且两垂线订交,交点在二面角的面内.（3）垂面法：作一与棱垂直的平面,该垂面与两二面角两半平面订交,得到交线,交线所成的角为二面角的平面角.这症结在找与二面角的棱垂直且与两二面角两半平面都有交线的平面.例5：如图在三棱锥S －ABC 中,SA⊥底面ABC,AB⊥BC,DE 垂直等分SC 且分离交AC.SC 于D.E,又SA ＝AB,SB ＝BC,求二面角E －BD －C 的度数.剖析：由题意和图,可得SC⊥平面BDE,则SC⊥DB,又SA⊥平面ABC,则SA⊥DB,从而得BD⊥平面SAC.所以BD⊥DC,BD⊥DE,则∠DEC 是二面角的平面角.请求它的度数,可在Rt△SAC 和△DEC 中求,先求出∠SCA 的度数.设SA ＝a,在图的直角三角形中求出SB ＝BC ＝2a,AC ＝3a,故得到∠SCA＝300,从而得到∠DEB＝600. 评注：本题的垂直关系许多,若何应用好这些关系？这需解题的目标要明A B CS DA l D C α β A lBC α β E BD 白才干应用好这些关系.从这些垂直关系很轻易就剖断BD⊥平面SAC,而BD 是二面角的的棱,所以平面SAC 是二面角的垂面,由二面角的平面角的界说就找到了∠EDC 是所求二面角的平面角.它的应用例如：如图,βα⊂⊂BD AC ,,α与β所成的角为600,l AC ⊥于C,l BD ⊥于B,AC ＝3,BD ＝4,CD ＝2,求A.B 两点间的距离. 由题意要应用二面角的度数,要找出它的平面角,可过C 作CE∥DB,且CE ＝DB,连AE,则很轻易得到l⊥面ACE,∠ACE 是二面角的平面角,为了求AB,连BE,在△ACE 中由余弦定理求出AE,在Rt△AEB 中可求出AB 的长.总之要会应用此法,对线线.线面.面面的垂直关系要有很好的断定才能,才干找到解的思绪.（三）查找无棱二面角的平面角的办法和求解.无棱的二面角一般是只已知一个共点,但两个面的交线不知道.若要找出二面角的平面角,则须要依据正义2或正义4来找出二面角的棱,化为有棱二面角问题,再按有棱二面角的解法解题.这种重要有两类：一类是分离在两个面内有两条直线不是异面又不是平行的二面角（两条在统一平面内且不服行）.那么延伸这两条线有一交点,依据正义2,这点在二面角的棱上,连公共点和这点就是二面角的棱;另一类是分离在两个面内有两条直线是平行的二面角.这由直线和平面平行的剖断和性质定理知这直线和面平行,所以直线平行于二面角的两个面的交线.由正义4,可知这两条直线平行于二面角的棱.所以过公共点作一条直线平行于这两直线,那么所作的直线是二面角的棱.例5：如图,△ABC 在平面上的射影为正△AB1C1,若BB1=21,CC1=AB1=1,求平面ABC 与平面AB1C1所成锐角二面角的大小. 剖析：所求的二面角只各一个公共点A,不雅察图可知二面角的两个面内BC 和B1C1共面但不服行,所以若延伸它们必交于一点D,由正义2知,点D 在二面角的棱上.所以连AD 就找到棱.接着是找出二面角的平面角.由图形的性质知,C1D=2B1C1=2,A1C1＝1,∠AC1B＝600,用正弦定理或余弦定理都可求出∠C1AD＝900,再由三垂线定理得∠CAC1为二面角的平面角,然后在Rt△CAC1中可求得∠CAC1＝450. 评注：本题是属于第一类的问题.延伸两条直线交于A B C B 1 C 1DA B C B 1C 1一点从而得到棱,再用三垂线法找二面角的平面角.此题可变成：如图,在底面是直角梯形的立体图S －ABCD 中,∠ABC＝900,SA⊥底面ABCD,SA ＝AB ＝BC ＝1,AD ＝0.5,求面SCD 与面SBA 所成二面角的平面角的正切值.由图可知二面角有一个公共点S,但在两面中的AB 和CD 共面且不服行,所以延伸交于点 E.再由题意证实BC⊥平面SAB,S B⊥SE,由三垂线定理可知∠BSC 是所求的二面角.在Rt△SBC 中可求得正切值为22.例6：如图,在所给的空间图形中ABCD 是正方形,PD⊥面ABCD,PD ＝AD.求平面PAD 和PBC 所成的二面角的大小.剖析：由图知二面角有一个公共点P,在两面内的AD 和BC 是共面且平行,所以AD∥平面PBC,由直线和平面平行的性质知,过AD 的平面PAD 与平面平面PBC 的交线（即为二面角的棱）与AD 平行,所以过P 作PE∥AD,则PE 为二面角的棱.由题意PD⊥面ABCD,所以PD⊥AD,PD⊥PE,又可证得CD⊥平面PAD,由三垂线定理可得∠CPD 为所求二面角的平面角.在Rt△CPD 中可求得∠CPD＝450.评注：本题是属于第二类的问题.二面角有一个共点,在分离两面内的两条直线平行,则平行于棱.找出二面角的棱后,再用三垂线法找二面角的平面角. 例7：如图,斜三棱柱ABC －A1B1C1的棱长都是a,侧棱与底面成600角,正面BCC1B1⊥面ABC,求平面AB1C1与底面ABC 所成的二面角的大小. A B C D E S C A BD E P A C DB A 1EC 1剖析：此题A是二面角的一个公共点.又在两面的BC和B1C1平行,故过点A作AE∥BC,则AE为二面角的棱.若何找平面角是本题的难点.因为各棱长都相等,所以正面是菱形,底面是正三角形.又正面BCC1B1⊥面ABC,过C1作C1D⊥BC,由两平面垂直的性质得C1D⊥面ABC,侧棱与底面成600角,所以∠C1CD＝600,由此可得D为BC的中点.连AD得AD⊥BC,从而AD⊥AE,由三垂线定理得∠C1AD为二面角的平面角,在Rt△C1AD中可求得∠C1AD＝450.评注：本题除了要找棱外,用三垂线法找平面角时,症结在能剖析已知前提的感化,来找垂线,和应用直线和平面所成的角来推算出点D为BC的中点,从而可用三垂线法找出平面角.总之,无棱的二面角按两类的办法找出棱,转化为有棱的二面角问题来解.从上面几个例题的剖析和介绍的办法中,可以看出,二面角问题可以分解较多常识点,可以分解有关的平行.垂直的关系.用到的定理几乎是我们所学立几的常识.所以要有较扎实的基本常识才干够对于得了这类问题.在盘算方面要用到解三角形的常识,要会在图中有关的三角形中求出所需的边或角,然后平日归结在一个三角形中去求出最后的成果.总的,解这类题,找平面角是症结的一步,要留意应用题中的前提剖析图形,然后用有关的办法找出平面角,盘算时要剖析所请求的量是可由图中的哪些平面图形去慢慢去求出.。

高中数学必修2立体几何专题-线面、面面垂直专题总结

又∵AD⊥BC，∴AD⊥平面SBC.
∵AD平面ABC，
∴平面ABC⊥平面SBC.
证法二：∵SA=SB=SC=a,又 ∠ASB=∠ASC=60°, ∴△ASB,△ASC都是等边三角形. ∴AB=AC=a. 作AD⊥平面BSC于点D， ∵AB=AC=AS, ∴D为△BSC的外心. 又∵△BSC是以BC为斜边的直角三角形，
2 3
.
即CE与底面BCD所成角的正弦值为
2 3
.
【评析】求平面的斜线与平面所成的角的一般方法是：在斜线上找一具有特殊性的点，过该点向平面作垂线，连接垂足和斜足，即为斜线在平面上的射影，进而作出斜线与平面所成的角，再解直角三角形求出线面角的大小，同时要注意其取值范围.
在三棱锥O—ABC中，三条棱OA，OB，OC两两
又∵CE∩BE=E,
∴SA⊥平面BCE.∵BC平面BCE，
图2-4-2
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∴SA⊥BC. 又∵AD⊥BC,AD∩AS=A, ∴BC⊥平面SAD.
∵SH 平面SAD，∴SH⊥BC.
又∵SH⊥AD,AD∩BC=D, ∴SH⊥平面ABC.
【评析】证明线面垂直，需先有线线垂直，抓住条件中两个等腰三角形共用一条边，抓住公共边的中点，通过作辅助平面，找到所需要的另一条直线.
【分析】欲证面面垂直，需证线面垂直.故找出垂线是关键.
【证明】证法一：如图1-10-4所示,取BC的中点D，连
接AD，SD.
由题意知△ASB与△ASC是等边三角形，则AB=AC，
∴AD⊥BC,SD⊥BC. 令SA=a,在△SBC中，SD=2 a,
2
又AD=AC2 -CD=2 a,2
2
∴AD2+SD2=SA2,即AD⊥SD.

第8章立体几何专题8 二面角的求解-人教A版(2019)高中数学必修(第二册)常考题型专题练习

二面角的求解【方法总结】二面角A-BC-D 的求法：1、先确定两个平面，面ABC 及面BCD 和其两面的交线BC ，根据题意过点A 或点D 作交O 线BC 的垂线（一般情况选择在等腰三角形中作垂线AB=AC 时，或者在直角三角形中作垂线∠BAC=900时，应该过点A 作BC 垂线）；2、1)反连OD ，证明OD ⊥BC；2）若OD 不垂直于BC，看面BCD 内是否有与交线BC 垂直的直线，若有直线l ⊥BC，则直接过点O 作l 的平行线；3、若两个平面上没有对应的等腰三角形则看两平面是否有垂直于交线BC 的直线若有可将两垂线平移至相交直线，求其夹角。

【巩固练习】1、在长方体''''ABCD A B C D -中，若AB AD =='CC =，则二面角'C BD C --的大小为（）A ．30B ．45C ．60D ．90 【答案】A【解析】∵BCD ∆,'BC D ∆为等腰三角形，∴OC BD ⊥,'OC BD ⊥，则'C OC ∠是二面角'C BD C --的平面角，2．已知矩形ABCD 的两边3AB =，4=AD ，PA ⊥平面ABCD ，且45PA =，则二面角A BD P --的正切值为（）A ．12B ．13C ．12-D ．13-【答案】B【解析】如图所示，在平面PBD 内，过P 作BD 的垂线，垂足为E ，连接AE ，因为PA ⊥平面ABCD ，BD ⊂平面ABCD ，所以PA BD ⊥，因为PE BD ⊥，PA PE P = ，故BD ⊥平面PAE ，因为AE ⊂平面PAE ，故AE BD ⊥，所以PEA ∠为A BD P --的平面角，3．如图，已知ABC ∆，D 是AB 的中点，沿直线CD 将ACD ∆翻折成A CD '∆，所成二面角A CD B '--的平面角为α，则A.A DB α'∠≤ B.A DB α'∠≥ C.A CB α'∠≤ D.A CB α'∠≥B 【解析】解法一设ADC θ∠=，2AB =，则由题意知1AD BD A D '===．在空间图形中，连结A B '，设A B '=t．过A '作A N DC '⊥，过B 作BM DC ⊥，垂足分别为N M 、．连结,A P BP '，则A NP '∠就是二面角A CD B '--的平面角，所以A NP α'∠=．在ΔRt A ND '中，cos cos DN A D A DC θ''=∠=，sin sin A N A D A DC θ'''=∠=．同理，sin BM PN θ==，cos DM θ=，故2cos BP MN θ==．显然BP ⊥平面A NP '，故BP A P '⊥．在ΔRt A BP '中，222222(2cos )4cos A P A B BP t t θθ''=-=-=-．因为α，[0,]A DB π'∠∈，而cos y x =在[0,]π上为递减函数，所以A DB α'∠≤，故选B ．解法二若CA CB ≠，则当απ=时，A CB π'∠<，排除D ；当0α=时，0A CB '∠>，0A DB '∠>，排除A 、C ，故选B ．4、如图，在直棱柱111ABC A B C -中，AB AC ⊥，12AB AC AA ===，则二面角11A BC C --的平面角的正弦值为____.【解析】过1A 作111A D B C ⊥交11B C 于D ，过D 作1DE BC ⊥,交1BC 于E ，连接1A E .由于三棱柱为直三棱柱，故11CC A D ⊥，所以1A D ⊥平面11BCC B ，所以111,A D BC A D DE ⊥⊥，因此1BC ⊥平面1A DE ，所以11BC A E ⊥.故1DEA ∠是二面角11A BC C --的平面角的补角，由于AB AC ⊥，12AB AC AA ===，故5．如图所示，在四棱锥P ABCD -中，底面是边长为a 的正方形，侧棱PD a PA PC ===，，则二面角P BC D --的大小为___________.【答案】45 .【解析】由题意，四棱锥P ABCD -中，底面是边长为a 的正方形，PD a =，同理PD DA ⊥，因为DA DC D = ，所以PD ⊥平面ABCD ，则PD BC ⊥，又BC DC ⊥，且PD DC D = ，所以BC ⊥平面PDC ，则BC PC ⊥，所以PCD ∠为二面角P BC D --的平面角，在Rt PDC △中，PD DC a ==，所以45PCD ∠= ，所以二面角P BC D --的大小为45 .6、如图，已知在直四棱柱1111ABCD A B C D -中，AD DC ⊥，//AB DC ，122DC DD AD AB ===．（1）求证：DB ⊥平面11B BCC ；（2）求二面角11A BD C --的正弦值．【答案】（1）证明见解析；（2）63.【解析】（1）设E 是DC 的中点，连结BE ，则四边形DABE 为正方形，BE CD ∴⊥．故2BD =，2BC =，2CD =，90DBC ∴∠=o ，即BD BC ⊥．又1BD BB ⊥，1.B B BC B ⋂=BD ∴⊥平面11BCC B ，（2）由（I ）知DB ⊥平面11BCC B ，又1BC ⊂平面11BCC B ，1BD BC ∴⊥，取DB 的中点F ,连结1A F ，又11A D A B =，则1AF BD ⊥．取1DC 的中点M ，连结FM ，则1FM BC ,FM BD ∴⊥.∴BD ⊥平面1A FM1A FM ∴∠为二面角11A BD C --的平面角．取11D C 的中点H ，连结1A H ，HM ，7、已知四棱柱1111ABCD A B C D -的底面为菱形，12AB AA ==，3BAD π∠=，AC BD O = ，AO ⊥平面1A BD ，11A B A D =.（1）证明：1//B C 平面1A BD ；（2）求钝二面角1B AA D --的余弦值.【解析】（1）证明：连接1AB 交1A B 于点Q ，易知Q 为1AB 中点，∵OQ ⊂平面1A BD ，1B C ⊄平面1A BD ，∴1//B C 平面1A BD .（2）∵AO ⊥平面1A BD ，∴1AO A O ⊥，∵11A B A D =且O 为BD 的中点，∴1A O BD ⊥，∵AO BD ⊂、平面ABCD 且AO BD O = ，∴1A O ⊥平面ABCD ，如图，建立空间直角坐标系O xyz -.设平面1A AB 的一个法向量为(),,n x y z = ，8、如图，在椎体P -ABCD 中，ABCD 是边长为1的棱形，且∠DAB =60︒，PA PD ==,PB =2，E ，F 分别是BC ,PC 的中点．（Ⅰ）证明：AD ⊥平面DEF ；（Ⅱ）求二面角P -AD -B 的余弦值．【解析】法一：（Ⅰ）证明：取AD 中点G ，连接PG ，BG ，BD ．因PA =PD ，有PG AD ⊥，在ABD ∆中，1,60AB AD DAB ==∠=︒，有ABD ∆为等边三角形，因此,BG AD BG PG G ⊥⋂=，所以AD ⊥平面PBG ,.AD PB AD GB ⇒⊥⊥又PB //EF ，得AD EF ⊥，而DE //GB 得AD ⊥DE ，又FE DE E ⋂=，所以AD ⊥平面DEF 。

解二面角问题三种方法(习题和答案)

C AD A A 1B DC C 1 B 1 解二面角问题（一）寻找有棱二面角的平面角的方法和求解。

（1）定义法：利用二面角的平面角的定义.在二面角的棱上取一点.过该点在两个半平面内作垂直于棱的射线.两射线所成的角就是二面角的平面角.这是一种最基本的方法。

要注意用二面角的平面角定义的三个“主要特征”来找出平面角.当然这种找出的角要有利于解决问题。

下面举几个例子来说明。

例1：如图.立体图形V －ABC 的四个面是全等的正三角形.画出二面角V －AB －C 的平面角并求出它的度数。

例2：在三棱锥P-ABC 中.∠APB=∠BPC=∠CPA=600.求二面角A-PB-C 的余弦值。

这样的类型是不少的.如下列几道就是利用定义法找出来的：1、在正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中.找出二面角B －AC －B 1的平面角并求出它的度数。

2、．边长为a 的菱形ABCD .∠ACB=600.现沿对角线BD 将其折成才600的二面角.则A 、C 之间的距离为。

（菱形两条对角线互相垂直.对折后的一条对角线成两条线段仍都垂直于另一条对角线.则所成的角是二面角的平面角）3、正三棱柱ABC —A 1B 1C 1的底面边长是4.过BC 的一个平面与AA 1交于D .若AD =3.求二面角D ―BC ―A 的正切值。

总之.能用定义法来找二面角的平面角的.一般是图形的性质较好.能够较快地找到满足二面角的平面角的三个主要特征。

并且能够很快地利用图形的一些条件来求出所要求的。

在常见的几何体有正四面体.正三棱柱.正方体.以及一些平面图形.正三角形.等腰三角形.正方形.菱形等等.这些有较好的一些性质.可以通过它们的性质来找到二面角的平面角。

至于求角.通常是把这角放在一个三角形中去求解。

由图形及题目的已知条件来求这个三角形的边长或者角.再用解三角形的知识去求解。

（2）三垂线法：是利用三垂线的定理及其逆定理来证明线线垂直.来找到二面角的平面角的方法。

高中数学必修二立体几何角的问题-教师版(含几何法和向量法)

立体几何线线、线面、面面所成角的问题几何法1、两异面直线及所成的角：不在同一个平面的两条直线,叫做异面直线,已知异面直线a,b,经过空间任一点O 作直线a '∥a ,b '∥b ,我们把a '与b '所成的锐角(或直角)叫做异面直线a 与b 所成的角(或夹角).如果两条异面直线所成的角是直角，我们就说这两条直线互相垂直.2、直线和平面所成的角：一条直线PA 和一个平面α相交，但不和这个平面垂直，这条直线叫做这个平面的斜线，斜线和平面的交点A 叫做斜足。

过斜线上斜足以外的一点向平面引垂线PO ，过垂足O 和斜足A 的直线 AO 叫做斜线在这个平面上的射影。

平面的一条斜线和它在平面内的摄影所成的锐角，叫做这条直线和这个平面所成的角。

一条直线垂直于平面，我们就说它们所成的角是直角。

一条直线和平面平行，或在平面内，我们说它们所成的角是00.3、二面角：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角。

在二面角βα--l 的棱l 上任取一点O ，以点O 为垂足，在半平面α和β内分别作垂直于棱l 的射线OA 和OB ，则射线OA 和OB 构成的∠AOB 叫做二面角的平面角。

二面角的大小可以可以用它的平面角来度量，二面角的平面角是多少度，就说这个二面角是多少度。

常见角的取值范围：① 异面直线所成的角⎥⎦⎤ ⎝⎛20π，，直线与平面所成的角⎥⎦⎤⎢⎣⎡20π，，二面角的取值范围依次[]π，0② 直线的倾斜角[)π，0、到的角[)π，0、与的夹角的取值范围依次是⎥⎦⎤⎢⎣⎡20π，4、点到平面距离：求点到平面的距离就是求点到平面的垂线段的长度，其关键在于确定点在平面内的垂足，当然别忘了转化法与等体积法的应用. 向量法1、两异面直线及所成的角：设异面直线a ，b 的夹角为θ，方向向量为a ，b ，其夹角为ϕ，则有cos cos a b a bθϕ⋅==．2、直线和平面所成的角：设直线l 的方向向量为l ，平面α的法向量为n ，l 与α所成的角为θ，l 与n 的夹角为ϕ，则有sin cos l n l nθϕ⋅==．3、二面角：设1n ，2n 是二面角l αβ--的两个面α，β的法向量，则向量1n ，2n 的夹角（或其补角）就是二面角的平面角的大小．若二面角l αβ--的平面角为θ，则1212cos n n n n θ⋅=．4、点到平面距离：点P 是平面α外一点，A 是平面α内的一定点，n 为平面α的一个法向量，则点P 到平面α的距离为cos ,n d n nPA⋅=PA 〈PA 〉=．例题例1.长方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，AB ＝AA 1＝2，AD ＝1，E 为CC 1的中点，则异面直线BC 1与AE 所成角的余弦值为( )A.1010B.3010C.21510D.31010 解析：建立空间直角坐标系如图．则A (1,0,0)，E (0,2,1)，B (1,2,0)，C 1(0,2,2)．BC 1→＝(－1,0,2)，AE →＝(－1,2,1)，cos 〈BC 1→，AE →〉＝BC 1→·AE →|BC 1→|·|AE →|＝3010.所以异面直线BC 1与AE 所成角的余弦值为3010.答案：B例 2.已知ABCD 是矩形，PA ⊥平面ABCD ，2AB =，4PA AD ==，E 为BC 的中点．（1）求证：DE ⊥平面PAE ；（2）求直线DP 与平面PAE 所成的角．证明：在ADE ∆中，222AD AE DE =+，∴AE DE ⊥ ∵PA ⊥平面ABCD ，DE ⊂平面ABCD ，∴PA DE ⊥又PA AE A ⋂=，∴DE ⊥平面PAE （2）DPE ∠为DP 与平面PAE 所成的角在Rt PAD ∆，PD =Rt DCE ∆中，DE =在Rt DEP ∆中，2PD DE =，∴030DPE ∠=例3.如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 是060DAB ∠=且边长为a 的菱形，侧面PAD 是等边三角形，且平面PAD 垂直于底面ABCD ．（1）若G 为AD 的中点，求证：BG ⊥平面PAD ；（2）求证：AD PB ⊥；（3）求二面角A BC P --的大小．证明：（1）ABD ∆为等边三角形且G 为AD 的中点，∴BG AD ⊥ 又平面PAD ⊥平面ABCD ，∴BG ⊥平面PAD（2）PAD 是等边三角形且G 为AD 的中点，∴AD PG ⊥ 且AD BG ⊥，PG BG G ⋂=，∴AD ⊥平面PBG ，PB ⊂平面PBG ，∴AD PB ⊥（3）由AD PB ⊥，AD ∥BC ，∴BC PB ⊥ 又BG AD ⊥，AD ∥BC ，∴BG BC ⊥∴PBG ∠为二面角A BC P --的平面角在Rt PBG ∆中，PG BG =，∴045PBG ∠=例4.在棱长为1的正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1中，E 、F 分别为棱AA 1、BB 1的中点，G 为棱A 1B 1上的一点，且A 1G =λ（0≤λ≤1），则点G 到平面D 1EF 的距离为（ D ） A.3 B.22C.32λ D.55练习：1、已知四边形ABCD 是空间四边形，,,,E F G H 分别是边,,,AB BC CD DA 的中点，（1）求证：EFGH 是平行四边形；（2）若BD=AC=2，EG=2。

立体几何二面角5种常见解法

立体几何二面角5种常见解法立体几何二面角大小的求法二面角的类型和求法可用框图展现如下:直接在二面角的棱上取一点（特殊点），分别在两个半平面内作棱的垂线‘得出平面角，用定义法时‘要认真观察图形的特T 生；例、如图，已知二面角a-a-p 等于120° ,PA 丄a ,A ea,PB 丄例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 是正方形，PA 丄平面ABCD ，一、定义法: - —面角I可见楼型—不见棱型解法垂线法 *垂面法积法十P ，Bep.求 z APB 的大"、.PA=AB=a，求二面角B-PC-D的大小二、三垂线定理法：已知二面角其中一个面内一点到一个面的垂线，用三垂线定理或逆定理作出二面角的平面角；例、在四棱锥P-ABCD中，ABCD是平行四边形，PA丄平面ABCD，PA=AB=a，z ABC=30°，求二面角P-BC-A 的大小。

例、（2003北京春）如图,ABCD-AiBiCiDi是长方体，侧棱AA】长为1, 底面为正方体且边长为2,E是棱BC的中点，求面GDE与面CDE所成二面角的正切值・DAB例、△ ABC 中，Z A=90°，AB=4，AC=3，平面ABC 外一点P 在平面ABC内的射影是AB中点M，二面角P-AC-B的大小为45°。

求（1 ）二面角P—BC—A的大小；（2）二面角C—PB—A的大小例、（2006年陕西试题）如图4，平面丄平面，n =h AG ，BG ，点A在直线I上的射影为Al，点B在I的射影为Bl，已知AB=2 ? AA 1=1，BBi=2，求：二面角Ai —AB — Bi 的大小.A三、垂面法：已知二面角内一点到两个面的垂线时，过两垂线作平面与两个半平面的交线所成的角即为平面角，由此可知，二面角的平面角所在的平面与棱垂直；例、空间的点P 到二面角 I 的面、及棱I 的距离分别为四、射影法：（面积法）利用面积射影公式S 射=$原85 ,其中为平面角的大小，此方法不必在图形中画出平面角；例、在四棱锥P-ABCD 中，ABCD 为正方形，PA 丄平面ABCD ，PA=AB= a ，求平面PBA 与平面PDC 所成二面角的大小。

高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结

二面角的求法一、定义法：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角, 这条直线叫做二面角的棱, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。

本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。

如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。

例1 如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点（II ）求二面角S AM B --的大小。

证（I ）略解（II ）：利用二面角的定义。

在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点， ∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。

则GFB ∠即为所求二面角. ∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ，∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF 。

在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ，∴211423=+=BG 366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG ∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-FGFG练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，P A ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点.（Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面P AD 所成最大角的正切值为62，求二面角E —AF —C 的余弦值.分析：第1题容易发现，可通过证AE ⊥AD 后推出AE ⊥平面APD ，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S ，和两边SE 与SC ，进而计算二面角的余弦值。

立体几何中二面角的求法

专题五立体几何中二面角的求法★★★高考在考什么二面角的求法是立体几何中的重点，也是立体几何的难点，从近几年的高考试题来看，几乎每年都涉及到二面角的求法。

二面角的常见求法：（1）定义法（2）垂线法（3）垂面法（4）延伸法（5）射影法一、定义法：例1:如图1，设正方形ABCD-A 1B 1C 1D ！中，E 为CC 1中点，求截面A 1BD 和EBD 所成二面角的度数。

分析过程：这个题主要考察的是二面角的定义第一步要找出这个二面角的的平面角第二步是构造三角形第三步是运用余弦定理或者勾股定律的逆定理求角度。

二、垂线法例2如图3，设三棱锥V-ABC中，VA⊥底面ABC，AB⊥BC，DE垂直平分VC，且分别交AC、VC于D、E，又VA=AB，VB=BC，求二面角E-BD-C的度数。

三、垂面法：例3如图6，设正方体ABCD-A1B1C1D1中，E、F分别是AB、C1D1的中点。

（1）求证：A1、E、C、F四点共面；（2）求二面角A1-EC-D的大小。

四、延伸法例4. 如图10，设正三棱柱ABC-A'B'C'各棱长均为α，D为CC1中点，求平面A'BD与平面ABC所成二面角的度数。

五、射影法例5如图12，设正方体ABCD-A1B1C1D1中，M为AA1上点，A1M:MA=3:1,求截面B1D1M与底面ABCD所成二面角。

参考答案例1、分析与解：本题可用定义法直接作出两截面A1BD、EBD所成二面角的平面角，设AC、BD交于O，连EO，A1O，由EB=ED，A1B=A1D即知EO⊥⊥BD，A 1O⊥BD，故∠EOA1为所求二面角的平面角。

例2、分析与解本题应用垂线法作出二面角的平面角，因△VBC为等腰三角形，E为VC中点，故BE⊥VC，又因DE⊥VC，故VC⊥平面BED，所以BD⊥VC，又VA⊥平面ABC，故VA⊥BD，从而BD⊥平面VAC。

例3分析与证明（1）要证A1、E、C、F四点共面，可证：A、F//EC，取DC中点H，连AH、FH，则AH EC，又FH A1A。

二面角的四种求法-2021-2022学年高一数学(人教A版2019必修第二册)(解析版)

立体几何专题：二面角的四种求法一、二面角1、二面角的概念：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角，这条直线叫做二面角的棱，这两个半平面叫做二面角的面.2、二面角的平面角的概念：平面角是指以二面角的棱上一点为端点，在两个半平面内分别做垂直于棱的两条射线，这两条射线所成的角就叫做该二面角的平面角。

3、二面角的大小范围：[0°，180°] 二、求二面角大小的步骤是：（1）作：找出这个平面角；（2）证：证明这个角是二面角的平面角；（3）求：将作出的角放在三角形中，解这个三角形，计算出平面角的大小．三、确定二面角的平面角的方法：1、定义法（棱上一点双垂线法）：提供了添辅助线的一种规律（1）方法：在二面角的棱上找一个特殊点，在两个半平面内分别过该点作垂直于棱的射线．（2）具体演示：如图所示，以二面角的棱a 上的任意一点O 为端点，在两个面内分别作垂直于a 的两条射线OA ，OB ，则∠AOB 为此二面角的平面角2、三垂线法（面上一点双垂线法）----最常用（1）方法：自二面角的一个面上一点向另外一个面作垂线，再由垂足向棱作垂线得到棱上的点（即斜足），斜足和面上一点的连线与斜足和垂足的连线所夹的角，即为二面角的平面角（2）具体演示：在平面α内选一点A 向另一个平面β作垂线AB ，垂足为B ，再αβaOAB过点B 向棱a 作垂线BO ，垂足为O ，连接AO ，则∠AOB 就是二面角的平面角。

3、垂面法（空间一点垂面法）（1）方法：过空间一点作与棱垂直的平面，截二面角得两条射线，这两条射线所成的角就是二面角的平面角。

（2）具体演示：过二面角内一点A 作AB ⊥α于B ，作AC ⊥β于C ，面ABC 交棱a 于点O ，则∠BOC 就是二面角的平面角。

4、射影面积法求二面角coss S射影（1）方法：已知平面β内一个多边形的面积为S ，它在平面α内的射影图形的面积为S射影，平面α和平面β所成的二面角的大小为θ，则COSθ=S射影S.这个方法对于无棱二面角的求解很简便。

高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结

二面角的求法一、定义法：从一条直线出发的两个半平面所构成的图形叫做二面角,这条直线叫做二面角的棱,这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。

本定义为解题供给了添协助线的一种规律。

如例 1 中从二面角S—AM— B 中半平面ABM上的一已知点（ B）向棱 AM作垂线，得垂足（ F）；在另一半平面ASM内过该垂足（F）作棱 AM的垂线（如 GF），这两条垂线（ BF、GF）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内成立一个可解三角形，而后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。

例1如图，四棱锥S ABCD 中，底面ABCD 为矩形，SD底面ABCD ，AD2DC SD 2 ，点M在侧棱SC 上，ABM=60°（I ）证明： M在侧棱SC的中点（II ）求二面角S AM B的大小。

证（ I）略解（ II ）：利用二面角的定义。

在等边三角形ABM 中过点 B 作 BF AM交AM于点F，则点F为AM的中点，过 F 点在平面 ASM内作GF AM ，GF交AS于G，连结 AC，∵△ ADC≌△ ADS，∴ AS-AC，且 M是 SC的中点，∴ AM⊥SC， GF⊥ AM，∴ GF∥ AS，又∵F为 AM的中点，GF ∴ GF是△ AMS的中位线，点G是 AS的中点。

则 GFB 即为所求二面角.∵ SM2，则GF 2，2又∵ SA AC6，∴AM2，∵ AM AB2，ABM600∴△ABM是等边三角形，∴BF3。

在△ GAB 中，AG6， AB2，GAB900，∴ BG3411222111cos BFG GF 2FB 2BG 2232262GF FB263G223F∴二面角 S AM B 的大小为arccos( 6 )3练习 1 如图，已知四棱锥 P - ABCD ，底面 ABCD 为菱形， PA ⊥平面 ABCD ，ABC 60 , E ， F 分别是BC , PC 的中点 .（Ⅰ）证明： AE ⊥ PD ;（Ⅱ）若 H 为 PD 上的动点， EH 与平面 PAD 所成最大角的正切值为6，求二面角 E — AF —C 的余弦值 .2剖析：第 1 题简单发现，可经过证 AE ⊥AD 后推出 AE ⊥平面 APD ，使命题获证，而第 2 题，则第一一定在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度以后，考虑到运用在二面角的棱 AF 上找到可计算二面角的平面角的极点 S ，和两边 SE 与 SC ，从而计算二面角的余弦值。

二面角典型例题分析

二面角·典型例题分析例1 如图1-125，PC⊥平面ABC，AB＝BC=CA＝PC，求二面角B－PA－C的平面角的正切值。

分析由PC⊥平面ABC，知平面ABC⊥平面PAC，从而B在平面PAC上的射影在AC 上，由此可用三垂线定理作出二面角的平面角。

解∵ PC⊥平面ABC∴平面PAC⊥平面ABC，交线为AC作BD⊥AC于D点，据面面垂直性质定理，BD⊥平面PAC，作DE⊥PA于E，连BE，据三垂线定理，则BE⊥PA，从而∠BED是二面角B－PA －C的平面角。

设PC＝a，依题意知三角形ABC是边长为a的正三角形，∴ D是∵PC = CA=a，∠PCA=90°，∴∠PAC＝45°∴在Rt△DEA评注本题解法使用了三垂线定理来作出二面角的平面角后，再用解三角形的方法来求解。

例2 在60°二面角M－a－N内有一点P，P到平面M、平面N的距离分别为1和2，求点P到直线a的距离。

（图1－126）分析设PA、PB分别为点P到平面M、N的距离，过PA、PB作平面α，分别交M、N于AQ、BQ.同理，有PB⊥a，∵ PA∩PB=P，∴ a⊥面PAQB于Q又 AQ、BQ平面PAQB∴ AQ⊥a，BQ⊥a.∴∠AQB是二面角M－a－N的平面角。

∴∠AQB＝60°连PQ，则PQ是P到a的距离，在平面图形PAQB中，有∠PAQ＝∠PBQ=90°∴ P、A、Q、B四点共圆，且PQ是四边形PAQB的外接圆的直径2R在△PAB中，∵ PA=1，PB=2，∠BPA＝180°-60°=120°，由余弦定理得AB2＝1＋4-2×1×2cos120°＝7由正弦定理：例3 如图1-127过正方形ABCD的顶点A作PA⊥平面ABCD，设PA=AB＝a 求（1）二面角B－PC－D的大小；（2）平面PAB和平面PCD所成二面角的大小。

专题8：立体几何中求二面角几何法(解析版)

专题8：立体几何中求二面角几何法（解析版）二面角：从一条直线出发的两个半平面形成的图形----,,l OA OB l OA l OB l AOB αβαβαβ⊂⊂⊥⊥∠如图：在二面角中，O 棱上一点，，，的平面角。

且则为二面角取值范围：（0。

,180。

）1．如图，在四棱锥P ABCD -中，底面是边长为a 的正方形，侧棱,2PD a PA PC a ===，求二面角P BC D --的平面角的大小.【答案】二面角P BC D --的平面角的大小为45°. 【分析】根据条件可知,PD DC PD AD ⊥⊥，知PD ⊥平面ABCD ，用,BC DC BC PD ⊥⊥，可知BC ⊥平面PDC ，找到二面角P BC D --的平面角，简单计算可得结果.【详解】,,2PD a DC a PC a ===，222PC PD DC ∴=+，PD DC ∴⊥.同理可证PD AD ⊥.AD DC D ⋂=，且,AD DC ⊂平面ABCDPD ∴⊥平面ABCD .由BC ⊂平面ABCD ，PD BC ∴⊥.又,BC DC PD DC D ⊥⋂=，,PD DC ⊂平面PDCBC ∴⊥平面PDC .PC ⊂平面PDC ，BC PC ∴⊥.PCD ∴∠为二面角P BC D --的平面角.在Rt PDC ∆中，,45PD DC a PCD ==∴∠=.∴二面角P BC D --的平面角的大小为45°. 【点睛】本题考查线线、线面之间的关系，熟练使用线面垂直的判定定理，考验分析问题能力以及逻辑推理能力，属中档题.2．如图，三棱柱111ABC A B C -中，侧棱1AA ⊥平面ABC ，ABC ∆为等腰直角三角形，90BAC ∠=，且12,,AB AA E F ==分别是1,CC BC 的中点．（1）求证：EF ⊥平面1AB F ；（2）求锐二面角1B AE F --的余弦值；【答案】（1）详见解析；（2）6；【解析】试题分析：（1）由已知易证得AF ⊥面11BB C C ，从而可得AF EF ⊥．令1AC AB ==，从而可得11,,B F EF B E 的边长，根据勾股定理可证得EF F B ⊥1．从而可证得EF ⊥平面1AB F ．（2）易证得1B F ⊥面AEF ，从而可得1B F AE ⊥．过F 作AE FM ⊥，从而可证得⊥EA 平面MF B 1，继而证得M B EA 1⊥．根据二面角的定义可知MF B 1∠即为所求，在1Rt B FM ∆中即可求得MF B 1∠的余弦值．试题解析：（1）证明：AC AB =，且F 为BC 中点， AF BC ∴⊥．又三棱柱中1BB ⊥面ABC ，AF ⊂面ABC ，1BB AF ∴⊥，1BB BC B =，AF ∴⊥面11BB C C ，EF ⊂面11BB C C ，AF EF ∴⊥．因为12AC AB AA ===经计算得113B F EF B E ==∴22121EF F B E B +=，即EF F B ⊥1，又因为1B FAF F = ∴EF ⊥平面1AB F（2）过F 作AE FM ⊥，连结M B 1由（1）知EF F B ⊥1，1AF B F ⊥，又EF AF F =，1B F ∴⊥面AEF ． AE ⊂面AEF ， 1B F AE ∴⊥．又AE MF ⊥， 1FM B F F =∴⊥EA 平面MF B 1∴M B EA 1⊥∴MF B 1∠就是二面角F AE B --1的平面角经计算得553,10301==M B MF ，66cos 11==∠M B MF MF B3．如图，三棱锥P ABC - 中，已知PA ⊥ 平面,ABC3,6PA PB PC BC ==== .求二面角P BC A --的正弦值【答案】3 【分析】取BC 的中点D ，连结PD ，AD,根据线面垂直关系可知PDA ∠即为二面角P BC A --的平面角,根据所给边长关系可求得PDA ∠的正弦值.【详解】取BC 的中点D ，连结PD ，AD∵PB PC =∴PD BC ⊥∵PA ⊥平面ABC ，∴PA BC ⊥,且BC PAD ⊥面即BC AD ⊥∴PDA ∠即为二面角P BC A --的平面角∵ 6PB PC BC === ∴3PD 63==PA 3sin PDA PD 33∠=== 即二面角P BC A --的正弦值是33【点睛】本题考查了二面角的求法,关键是找到二面角的平面角,属于基础题.。

立体几何-二面角求解五法

立体几何-二面角求解五法一、定义法：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角, 这条直线叫做二面角的棱, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。

本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。

如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。

例1如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点（II ）求二面角S AM B --的大小。

解证（I ）略（II ）：利用二面角的定义。

在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点， ∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。

则GFB ∠即为所求二面角. ∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ， ∴211423=+=BG FGFG366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG ∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，P A ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点. （Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面P AD 所成最大角的正切值为6，求二面角E —AF —C 的余弦值. 分析：第1题容易发现，可通过证AE ⊥AD 后推出AE ⊥平面APD ，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S ，和两边SE 与SC ，进而计算二面角的余弦值。

立体几何二面角专题方法总结(定义法、向量法、三垂线法、补棱法)

2.三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直
3.三垂线定理的逆定理：如果平面内一条直线和穿过这个平面的一条斜线垂直，那么这条直线也垂直于这条斜线在平面内的射影。
如图 1，在二面角 —l 一中，过平面内一点 A 作 AO⊥平面，垂足为 O，过点 O 作 OB⊥l 于 B(过 A 点作 AB⊥于 B)，连结 AB(或 OB)，由三垂线定理(或逆定理)知 AB⊥ l(或 OB⊥l)，则∠ABO 为二面角 —l— 的平面角．
4 . 三垂线法三部曲（两垂一连）（ 1 ）作面的垂线（任一个半平面的垂线）（ 2 ）作棱的垂线
（ 3 ）连线例 1 已知斜三棱柱 ABC—A1B1C1 中，∠BCA=90°，AC=BC，A1 在底面 ABC 的射影恰为 AC 的中点 M，又知 AA1 与底面 ABC 所成的角为 60°． (1)求证：BC⊥平面 AA1CC1； (2)求二面角 B 一 AA1—C 的正切值．
3
五、射影法
若多边形面积为 S, 它在一个平面上的射影的面积为 S0, 则多边形所在平面与这个平面所成的二面角 θ, 满足 S0=Scosθ, 利用这个公式求二面角的方法称“射影法”, 射影法对于解决棱不太明显的二面角问题有独特的作用.
例 1 过正方形 ABCD 的顶点 A 作线段 PA⊥平面 ABCD, 若 AB=PA, 则平
→→
→
b=
a b
．利用这一结论，我们可以较方便地处理立体几何中二面角的问题．
→
→
| a ||b|
例 1 在四棱锥 V-ABCD 中，底面 ABCD 是正方形，侧面 VAD 是正三角形，平面 VAD⊥底面 ABCD．求面 VAD 与面 VDB 所成的二面角的余弦值．

重点高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结

重点高中数学必修2立体几何专题二面角典型例题解法总结————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：二面角的求法一、定义法：从一条直线出发的两个半平面所组成的图形叫做二面角, 这条直线叫做二面角的棱, 这两个半平面叫做二面角的面，在棱上取点，分别在两面内引两条射线与棱垂直，这两条垂线所成的角的大小就是二面角的平面角。

本定义为解题提供了添辅助线的一种规律。

如例1中从二面角S —AM —B 中半平面ABM 上的一已知点（B ）向棱AM 作垂线，得垂足（F ）；在另一半平面ASM 内过该垂足（F ）作棱AM 的垂线（如GF ），这两条垂线（BF 、GF ）便形成该二面角的一个平面角，再在该平面角内建立一个可解三角形，然后借助直角三角函数、正弦定理与余弦定理解题。

例1 如图，四棱锥S ABCD -中，底面ABCD 为矩形，SD ⊥底面ABCD ，2AD =2DC SD ==，点M 在侧棱SC 上，ABM ∠=60°（I ）证明：M 在侧棱SC 的中点（II ）求二面角S AM B --的大小。

证（I ）略解（II ）：利用二面角的定义。

在等边三角形ABM 中过点B 作BF AM ⊥交AM 于点F ，则点F 为AM 的中点，过F 点在平面ASM 内作GF AM ⊥，GF 交AS 于G ，连结AC ，∵△ADC ≌△ADS ，∴AS-AC ，且M 是SC 的中点， ∴AM ⊥SC ， GF ⊥AM ，∴GF ∥AS ，又∵F 为AM 的中点， ∴GF 是△AMS 的中位线，点G 是AS 的中点。

则GFB ∠即为所求二面角. ∵2=SM ，则22=GF ，又∵6==AC SA ，∴2=AM ，∵2==AB AM ，060=∠ABM ∴△ABM 是等边三角形，∴3=BF 。

在△GAB 中，26=AG ，2=AB ，090=∠GAB ，∴211423=+=BG 366232222113212cos 222-=-=⨯⨯-+=⋅-+=∠FB GF BG FB GF BFG ∴二面角S AM B --的大小为)36arccos(-FGFG练习1如图，已知四棱锥P -ABCD ，底面ABCD 为菱形，P A ⊥平面ABCD ，60ABC ∠=︒,E ，F 分别是BC , PC 的中点.（Ⅰ）证明：AE ⊥PD ;（Ⅱ）若H 为PD 上的动点，EH 与平面P AD 所成最大角的正切值为62，求二面角E —AF —C 的余弦值.分析：第1题容易发现，可通过证AE ⊥AD 后推出AE ⊥平面APD ，使命题获证，而第2题，则首先必须在找到最大角正切值有关的线段计算出各线段的长度之后，考虑到运用在二面角的棱AF 上找到可计算二面角的平面角的顶点S ，和两边SE 与SC ，进而计算二面角的余弦值。

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